CONTROL DE BALANCE DE CONDENSADORES DE UN CONVERTIDOR MULTINIVEL MODULAR

Abstract

Los convertidores multinivel se han ido introduciendo cada vez más en la industria debido a sus caracterı́sticas de lograr altos niveles de potencia con semi- conductores de bajo voltaje, lo cual aventaja a los convertidores con semiconductores de alto voltaje, que es tecnologı́a relativamente nueva. Actualmente se estudian diversos tipos de topologı́as para mejorar aspectos de estas con tal de que puedan ser un aporte para la tecnologı́a de la electrónica de potencia en la industria. Una de ellas es el Convertidor Multinivel Modular (MMC), el cual tiene caracterı́sticas como presentar alto grado de modularidad, es comple- tamente modular, no utiliza transformador, utiliza condensadores flotantes en cada celda, entre otros. Respecto a la topologı́a actual del MMC, se realizan estudios y modelos matemáticos para describir el comportamiento del convertidor, y una vez obtenido esto, se pueden controlar los convertidores. Distintos autores proponen di- versas estrategias de control para las corrientes y voltajes tanto de entrada como de salida y además, el control de balance de los condensadores presentes en la dinámica del MMC. El objetivo de este trabajo consiste en proponer una nueva estrategia de control para el balance de los condensadores en estos convertidores, que permita mejorar la calidad de las señales mediante una combinación de corrientes de entrada, salida y circulante, la cual no afecta a las variables de salida. Principalmente, se utiliza el modelo del MMC aplicado en sistemas de transmisión HVDC. Este trabajo contempla una primera parte teórica basada en estudio, diseño y simulaciones de las estrategias existentes en la literatura; luego, la segunda se compone del estudio, análisis y simulaciones de la estrategia a desarrollar; y por último, la tercera etapa consta de obtener los resultados de todas las simulaciones y contrastar los resultados existentes con lo propuesto.Multilevel converters have been increasingly introduced in the indus- try due to their features of achieving high power with low voltage semiconduc- tors, which are better than converters with high voltage semiconductor technology, which are relatively new technology. Actually, many differents topologies are studied to improve features of these and make them a contribute to the power electronic technology in the industry. One of them is the Modular Multilevel Converter (MMC), characteristics like high modular- ity, is completely modular, no use transformer, use flying capacitor in ech cell, etc. Regarding the current topology of MMC, studies are performed and mathematical models to describe the behavior of the converter, and once obtained it can be con- trolled converters. Different authors propose different strategies to control currents and voltages for input and output, also the capacitor voltage balance control in the topology of MMC. The aim of this thesis is to propose a new control strategy for the balance of the capacitors in these converters, which will improve the quality of signals through a combination of current input and current output, which does not affect the output variables. Mainly, the MMC model applied to HVDC transmission systems is used. This thesis provides a theoretical part based on study design and simulation strate- gies in the literature, then, the second consists of the study, analysis and simulations of the strategy to develop and, finally, the third stage consists of obtaining the results of all simulations and compare the results with existing proposed.